[发明专利]一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及中红外激光光源领域，具体是一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器。

背景技术

5-8μm中红外激光在大气环境监测、特殊环境远距离监测以及高分辨率高精度光谱学研究等诸多领域有重要的应用价值。在实际应用中，为了在激光探测中获得高的分辨率以及激光远距离传输过程中的回波信号仍具有足够检测的强度，不仅对激光光源的峰值功率有特定的要求，同时也对激光的光谱宽度提出了严格的要求。在获取5-8 μm中红外激光的技术中，采用非线性光学变频技术的光参量振荡器因高效率、高便捷、宽调谐等优点获得了较快的发展和广泛的应用。然而，采用光参量技术获取5～8 μm参量光的过程中，自由运转光参量系统激光输出的光谱宽度很宽，一般高达十几纳米甚至几十纳米，难以满足实际应用。

为了获取窄线宽的5～8 μm中红外激光，可以在光学振荡器中采用选频元件（光栅、标准具），例如，可以在激光器的谐振腔内直接插入透射式的滤波器，但是，采用腔内插入透射式标准具的方法直接控制激光的线宽可导致严重的腔内额外损耗，这样，不仅会提高光参量振荡器的振荡阈值还会降低中红外激光的转换效率。因此，采用新型的技术手段获取高转换效率、窄线宽、宽调谐的5～8 μm中红外激光在实际应用中具有极其重要的战略意义。

目前，查阅相关的文献，暂时未发现一种高重频、宽调谐、窄线宽的5～8 μm中红外参量振荡器的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，以解决现有技术没有高重频、宽调谐、窄线宽的5～8 μm中红外参量振荡器的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，其特征在于：包括2μm光纤激光器激光器泵浦源、环形腔振荡器、种子自注入系统以及FP标准具温度控制单元，其中：

2μm光纤激光器激光器泵浦源单元为脉冲2μm光纤激光器；

环形腔振荡器单元包括依次设置在脉冲2μm光纤激光器出射光路上的环形振荡器输入镜、ZGP光学非线性晶体、环形振荡器输出镜，以及位于脉冲2μm光纤激光器出射光路外的环形振荡器腔镜，其中环形振荡器输入镜、环形振荡器输出镜的中心位于脉冲2μm光纤激光器出射光路的光轴上，且环形振荡器输入镜、环形振荡器的光轴分别与脉冲2μm光纤激光器出射光路的光轴呈60°夹角，

ZGP光学非线性晶体中心轴线与脉冲2μm光纤激光器出射光路的光轴重合，且ZGP光学非线性晶体放置于可实现±30°旋转的夹具中，环形振荡器腔镜的光轴垂直于脉冲2μm光纤激光器出射光路的光轴，且环形振荡器腔镜与环形振荡器输入镜、环形振荡器输出镜呈正三角形分布，环形振荡器输入镜、环形振荡器输出镜各自一面分别朝向环形振荡器腔镜一面；

种子自注入系统单元包括第一光纤耦合镜，光纤窄带滤波器，延时光纤、光纤标准具和第二光纤耦合镜，第一光纤耦合镜、第二光纤耦合镜各自一端分别朝向环形振荡器腔镜另一面，第一光纤耦合镜另一端通过光纤窄带滤波器与延时光纤一端耦合连接，延时光纤另一端与光纤标准具一端耦合连接，光纤标准具另一端与第二光纤耦合镜另一端耦合连接；

FP标准具温度控制单元包括温度传感器、热沉及保温层、陶瓷加热片、智能温控器及恒压电源，种子自注入系统单元中光纤标准具置于热沉及保温层中，陶瓷加热片紧贴热沉及保温层一侧，温度传感器紧贴热沉及保温层另一侧，陶瓷加热片和温度传感器分别与智能温控器连接，恒压电源分别供电至陶瓷加热片和智能温控器。

所述的一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，其特征在于：脉冲2μm光纤激光器为掺Tm离子和Ho离子的脉冲光纤激光器，输出波长为1.94～2 μm波段，输出激光为线偏振光，其脉冲重复频率为100 kHz，脉冲宽度为50 ns，输出功率为50W。

所述的一种宽调谐、窄线宽、高效率的中红外光参量振荡器，其特征在于：环形腔振荡器单元中，环形振荡器输入镜的基底材料为硅、或硒化锌、或硫化锌，环形振荡器输入镜一面镀有60°对1.9～2 μm高透膜、另一面镀有单面对2.5～3.5μm高反膜，高透膜的透过率高达98%以上，高反膜的反射率高达99%以上；

ZGP光学非线性晶体尺寸大小为6 mm*6 mm*20 mm，最大非线性系数74pm/V，激光损伤阈值高于100M/cm²，ZGP光学非线性晶体两个端面分别镀有对1.9～2 μm波段高透膜、对5～8 μm波段高透膜，其透过率均高达99%以上；